侯軍朝,王 勝,田玉杰
(河北省地礦局第十一地質大隊,河北邢臺054000)
井中三分量磁測在深部找礦中的應用
侯軍朝*,王 勝,田玉杰
(河北省地礦局第十一地質大隊,河北邢臺054000)
井中三分量磁測作為鐵礦深部找礦工作中尋找井底、井旁、巷道外圍盲礦體的一種重要手段,在磁鐵礦勘查領域受到越來越廣泛的重視和應用,在磁異常的勘查中,利用井中三分量磁測結果對指導下一步勘查工作均取得了較好效果。
磁異常;井中三分量磁測;矢量;鐵礦
由于我國鐵礦資源緊缺,每年需進口大量鐵礦石,而進口鐵礦石價格逐年增長,當前我國對于鐵礦資源的勘探任務艱巨。由于淺部鐵礦石儲量有限,隨著時間推移,可開發(fā)程度較低,目前國內鐵礦資源勘探目標主要為深部鐵礦,勘探深度一般在1000~2000m,深部鐵礦的要求亟需提高綜合物探水平,磁法勘探是其中一種十分有效的找礦方法,本文研究的是井中三分量磁測技術應用。
井中三分量磁測作為物探方法的一種,是磁法勘探和測井勘探相結合的一種勘探方法,以巖石、礦石的磁性特征為物理基礎,測定磁性巖、礦體在它周圍所產(chǎn)生的磁異常。主要測量地磁場的垂直分量或3個正交的分量,然后對測得的數(shù)據(jù)進行相應的計算處理,并按照解釋需要繪制成相應的圖形,最后以此進行推斷解釋[1]。
井中三分量磁測技術是利用已有的鉆孔或巷道,對鉆孔底部和巷道外圍進行進一步的勘查,相比其它方法具有更大的經(jīng)濟優(yōu)勢,尤其在已知礦區(qū)的深部和外圍,有著其他物探方法無可比擬的優(yōu)勢,更適合于鐵礦深部找礦。缺點是只能在沒有套管的鉆孔中進行測量。
井中三分量磁測作為常用的幾種地下物探方法之一,具有更加接近地下目標地質體,受地表覆蓋層和人文噪聲影響小、徑向探測范圍大、能提供各種磁場信息和良好的空間定位能力等特點。可用于圈定孔中、巷道中所見礦體(磁鐵礦或含鐵磁性礦物的多金屬礦)的深度、厚度、走向、傾角、長度、品位及鉆孔打漏的礦體,尋找井旁、井底、巷道外圍的盲礦體,劃分磁性與非磁性巖體的分界面[2]。由于井中磁測具有以上特點,所以其對于研究金屬礦區(qū)的地質構造具有重要意義,是勘探磁鐵礦和含磁性礦物多金屬礦床的一種有效的手段。在實際應用中也取得了較好效果,在鐵礦勘查深部找礦中是一種必不可少的手段?,F(xiàn)以實際工作中的幾個找礦實例,說明該方法對于今后相似類型磁異常的勘查研究提供參考。
3.1 礦床類型及地球物理特征
本地區(qū)位于河北省南部,太行山南段東麓,屬太行山脈與華北平原間的山前丘陵地帶,大地構造位置位于中朝準地臺(Ⅰ2)、山西斷隆(Ⅱ32)、太行拱斷束(Ⅲ112)、武安凹斷束(Ⅳ332)東部。礦產(chǎn)資源豐富,是重要的煤炭鋼鐵能源基地。本地區(qū)賦存的礦床類型為矽卡巖型鐵礦和沉積變質鐵礦[3],以矽卡巖型鐵礦為主。
矽卡巖型鐵礦主要分布于河北邢臺—邯鄲以西的沙河、永年、武安、涉縣一帶,礦石類型以磁鐵礦為主,為富鐵礦且多為單一礦種。一般產(chǎn)于奧陶系中統(tǒng)地層中、受新華夏系構造控制、燕山期中性巖漿巖是其成礦母巖,這3個因素是矽卡巖型鐵礦的主要成礦條件;閃長巖類巖石與中奧陶統(tǒng)灰?guī)r的接觸帶蝕變強烈、分帶現(xiàn)象明顯,從圍巖向巖體依次可分為:大理巖化灰?guī)r帶、磁鐵礦化帶、矽卡巖帶、蝕變閃長巖帶。區(qū)內有名的如西石門鐵礦、中關鐵礦、白澗鐵礦。
沉積變質鐵礦亦稱受變質硅鐵建造鐵礦或鞍山式鐵礦,主要是指早前寒武紀沉積的條帶狀鐵建造經(jīng)受不同程度的區(qū)域變質作用而形成的鐵礦床。區(qū)內沉積變質鐵礦的基本特征是分布廣泛,原始沉積層位多,由于受后期變質、構造、混合巖化等地質作用影響規(guī)模變化大,形態(tài)比較復雜。礦石類型主要為磁鐵石英巖,主要分布于冀東地區(qū),較大鐵礦由司家營、廟溝、榆關等。
由巖(礦)石標本的磁參數(shù),磁鐵礦較其它巖石具有較明顯的物性差異,開展磁測工作有良好物理前提,見表1。
表1 主要巖、礦石磁參數(shù)統(tǒng)計表
3.2 應用解釋與推斷
3.2.1 實例1
由于本區(qū)鐵礦勘查程度較高,礦產(chǎn)開發(fā)較早,較淺鐵礦資源已基本枯竭,現(xiàn)礦產(chǎn)勘查方向只能向深部進行。雖然磁測儀器精度較過去有了很大提高,但由于深部礦體埋深大,淺部有開采礦體殘渣、建筑物、高壓線等人為的影響,在地表引起的磁異常一般都很弱或不完整,相對才幾十納特,即使精度再如何提高,效果仍然不太理想,而井中三分量磁測則可以利用鉆孔或已有巷道避開上述干擾,更好地反映周邊盲礦體賦存的情況。
武安某鐵礦區(qū)位于太行山隆起與華北沉降帶的接壤處,武安斷陷盆地東部東緣、鼓山背斜北部傾沒端。其地面磁異常呈北東向長條狀,面積0.68km2,以200nT等值線圈定,最高值250nT,相對幅度60多納特,其形態(tài)較規(guī)整、曲線圓滑,為一礦致、低緩異常(見圖1)[5],為矽卡巖型鐵礦。該區(qū)大部分被第四系黃土覆蓋,局部有閃長玢巖出露。主要地層由老到新為古生界奧陶系、石炭系、二疊系和新生界第四系。
礦區(qū)普查先后兩期共施工了17個鉆孔,11個見礦,限于當時條件,一期僅部分鉆孔進行了井中磁測[6-7]。由圖2Ⅱ線地質剖面圖看,ZK1鉆進至529m未到接觸帶時因事故終孔與礦層中,未進行井中磁測,在孔底見兩層礦,厚約19m;ZK4僅在716m接觸帶見1m厚鐵礦,井中磁測ΔZ曲線呈反“S”形,為礦頭反映,且異常幅寬達400多米,推斷ZK1所見的2層礦引不起如此幅寬的異常;ZK2在383~447m、695m接觸帶共見6層礦,累計厚約36m,井中磁測ΔZ曲線在礦層附近基本對稱,異常幅寬較小,推斷鉆孔基本處于所見礦層中部,向兩側延伸近距離內不會變厚;ZK7、ZK14、ZK1101均只在接觸帶見1~15m厚礦,據(jù)ZK1101井中磁測結果分析,ΔZ曲線在接觸帶礦層處呈反“S”形,為礦頭反映,上下異常幅寬很小,推斷該孔穿過礦層的南部邊部,礦層向北延伸變厚,向南延伸及厚度均較小[8]。
依據(jù)井中磁測結果,二期布設施工了ZK401、ZK801。ZK401于孔深386.14~672.07m見礦22層,總厚119.65m,井中磁測ΔZ曲線在各礦層上下外磁場均為正異常,推斷鉆孔打在所見礦層的中部,向南北都有一定的延伸;ZK801只在接觸帶見礦2.33m[8]。
通過2期普查的勘查工作,尤其是二期依據(jù)井中三分量磁測推斷結果布鉆勘查,提交的磁鐵礦推斷的內蘊經(jīng)濟資源量(333)為1121.4×104t,相比一期增加了841.7×104t,取得了明顯的深部找礦效果[8-9]。
3.2.2 實例2
由圖3看,胡家莊某礦區(qū)磁異常形態(tài)呈北東略長的橢圓狀,形態(tài)規(guī)整,為一沉積變質作用的礦致異常,礦體呈北東—南西向延伸較大的薄板狀,傾向北西,傾角一般70°~80°。以往開采過淺部(70m以上)鐵礦,后來整頓時被填埋,地表礦渣、建筑物、高壓線較多,干擾嚴重?;謴烷_采后的主井、巷道位置如圖3所示。主井深度600m,巷道施工至目前位置均未見礦。對巷道進行了井中三分量磁測,點距5m,依結果繪制了巷道三分量圖。由圖看,0~19號點為北西向巷道,0~12點ΔZ曲線為負值,矢量較小且指向西部斜上方;13~19點曲線變正值且逐漸增大呈張口狀,矢量指向西部左下方且逐漸增強;推斷巷道繼續(xù)向前不遠可見礦。20~42號點為正北向巷道,ΔZ曲線為負值,20~38點曲線由負幾十納特到極小值-5700nT,至42點上升為-3900nT,矢量由小逐漸增大且指向上方,28~42點矢量相交于38點附近,推斷沿巷道繼續(xù)向前見礦概率較小,應退后5m左右向左側開巷見礦可能性較大。后按推斷方向進行了施工,2d后在40點左側見12m厚礦,19點往西約15m見礦,說明井中三分量磁測在巷道中也具有較好的應用效果。
通過以上2個實例及實際生產(chǎn)中大量的應用效果,如沙河白澗鐵礦、武安西馬莊、靈山等鐵礦勘查中,及崇義、團城鐵礦等鐵礦深部巷道測量,證實井中三分量磁測在深孔、巷道中或巷道中施工的鉆孔,對確定見礦層的深度、厚度、延伸、規(guī)模,尋找盲礦體均有較好的反映效果,是深部找礦勘查必不可少的一種輔助手段[9],并在地質勘查深部找礦中得到了廣泛的應用。
[1]熊選文.井中三分量磁測[M].地質出版社,1974.
[2]周平.幾種金屬礦地下物探方法評述[J].地質通報,2009(28).
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[4]陳天振.井中磁測[M].地質出版社,1985.
[5]王風俊.河北省邯邢地區(qū)和村工區(qū)地磁普查成果報告[R].河北省地質局物探大隊,1979.
[6]崔玉寶.河北省武安縣某鐵礦區(qū)初步普查地質報告[R].河北省地礦局第十一地質大隊,1981.
[7]劉延凱.河北省武安市某鐵礦普查(續(xù)作)報告[R].河北省地礦局第十一地質大隊,2013。
[8]楊坤彪.利用井中磁方位異常判斷磁性體位置的方法[J].物探與化探,2010(34).
[9]王慶乙.高精度井中三分量是礦山深部找礦的有效手段[J].物探與化探,2009(33).
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1004-5716(2016)12-0110-03
2016-03-04
2016-03-05
侯軍朝(1971-),男(漢族),河北邢臺人,工程師,現(xiàn)從事磁法、電法、測井工作。